DE69937467T2 - Multi-carrier transmission system with low power sleep mode and fast turn-on capability - Google Patents
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Description
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Die Erfindung betrifft Mehrträgerübertragungssysteme und umfaßt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Leistungsmanagement-Schlafzustands in einem Mehrträgersystem.The The invention relates to multicarrier transmission systems and includes a method and apparatus for establishing a power management sleep state in a multi-carrier system.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Mehrträger-Übertragungssysteme stellen schnelle Datenverbindungen zwischen Kommunikationspunkten bereit. Solche Systeme wurden in letzter Zeit für die Kommunikation über den Ortsteilnehmeranschluß eingeführt, der einen Telefondienst-Teilnehmer mit einer Vermittlungsstelle verbindet; bei dieser wichtigen Anwendung werden sie gewöhnlich als "xDSL"-Systeme bezeichnet, wobei das "x" eine bestimmte Variante der Kommunikation des DSL (digitalen Teilnehmeranschlusses) spezifiziert, z. B. ADSL (asynchroner digitaler Teilnehmeranschluß), HDSL (schneller digitaler Teilnehmeranschluß) usw. Diese werden hier generisch einfach als "DSL"-Systeme bezeichnet. In solchen Systemen kommunizieren zwei Transceiver miteinander durch Aufteilen der Gesamtbandbreite des Kanals, der den Teilnehmer und die Vermittlungsstelle verbindet, in eine große Anzahl separater Subkanäle jeweils mit begrenzter Bandbreite, die parallel zueinander operieren. Zum Beispiel teilt ein übliches System den Teilnehmeranschlußkanal in zweihundertsechsundfünfzig Subkanäle von jeweils vier Kilohertz Bandbreite auf. Eine erste Gruppe dieser (z. B. einhundertsechsundneunzig) wird der Kommunikation von der Vermittlungsstelle zu dem Teilnehmer zugeteilt (dies ist als die "Signalabwärts-Richtung" bekannt); eine zweite Gruppe (z. B. fünfundfünfzig) wird der Kommunkation von dem Teilnehmer zu der Vermittlungsstelle zugeteilt (dies ist als die "Signalaufwärts-Richtung" bekannt). Die übrigen Subkanäle werden administrativen, Steuer- und Overhead-Funktionen zugeteilt.Multicarrier transmission systems provide fast data connections between communication points ready. Such systems have recently been used for communication over the Locals connection introduced connects a telephone service subscriber to a central office; In this important application, they are commonly referred to as "xDSL" systems denotes, wherein the "x" a certain variant the communication of the DSL (digital subscriber line), z. B. ADSL (asynchronous digital subscriber line), HDSL (fast digital subscriber line) etc. These become generic here simply referred to as "DSL" systems. In such systems, two transceivers communicate with each other Splitting the total bandwidth of the channel, the participant and the switch connects into a large number of separate subchannels, respectively with limited bandwidth operating in parallel. For example shares a common one System the subscriber connection channel in two hundred and fifty-six subchannels each of four kilohertz bandwidth. A first group of these (for example, one hundred and ninety - six) will be the communication of the Assigned to the subscriber (this is known as the "downstream" direction); a second Group (for example, fifty-five) the communication from the subscriber to the exchange assigned (this is known as the "upstream signal"). The remaining subchannels will be allocated to administrative, control and overhead functions.
Über die Verbindung zu übermittelnde Daten werden in Gruppen von Bits aufgeteilt (eine Gruppe für jeden Subkanal). Die einem gegebenen Subkanal zugeteilte Gruppe von Bits wird auf einen Träger aufmoduliert, dessen Frequenz für diesen Kanal spezifisch ist. In der Regel wird für diesen Zweck Quadraturamplitudenmodulation (QAM) verwendet, und die Gruppe von Bits wird auf einen Vektor abgebildet, der durch einen der Punkte einer "Konstellation" definiert wird, die die zulässigen Datenpunkte für die Übertragung über diesen Subkanal zu einem bestimmten Zeitpunkt spezifiziert. Jeder Vektor oder Datenpunkt umfaßt somit ein eindeutiges Symbol, das eine spezifische Bitkonfiguration für die Übertragung als eine Gruppe über ihren assoziierten Subkanal repräsentiert. Während des für die Übertragung eines Symbols zugeteilten Zeitraums (der gewöhnlich als "Symbolperiode" oder "Rahmen" bezeichnet wird) sendet jeder Subkanal sein Symbol parallel mit allen anderen Subkanälen, so daß in jedem Rahmen große Mengen an Daten übertragen werden können.About the Connection to be transmitted Data is divided into groups of bits (one group for each Subchannel). The set of bits allocated to a given subchannel gets on a carrier modulated its frequency for this channel is specific. As a rule, quadrature amplitude modulation is used for this purpose (QAM) is used, and the group of bits is mapped to a vector, which is defined by one of the points of a "constellation" that defines the allowed data points for transmission over this Subchannel specified at a given time. Every vector or data point thus a unique symbol representing a specific bit configuration for the transmission as a group over represents its associated subchannel. While of for the transfer of a symbol assigned period (commonly referred to as "symbol period" or "frame") transmits each subchannel its symbol in parallel with all other subchannels, so that in each frame large quantities transferred to data can be.
Die von einem Symbol geführte Anzahl von Bits hängt von den Eigenschaften des Subkanals ab, über den es übertragen werden soll. Diese können von einem Subkanal zu einem anderen variieren. Der Hauptentscheidungsfaktor ist der Rauschabstand des Subkanals. Folglich wird dieser Parameter von Zeit zu Zeit gemessen, um seinen Wert für jeden Subkanal zu bestimmen und somit die Anzahl der zu einem gegebenen Zeitpunkt auf dem bestimmten Subkanal zu übertragenden Bits zu bestimmen.The guided by a symbol Number of bits depends from the properties of the subchannel over which it is to be transmitted. These can from vary from one subchannel to another. The main decision factor is the signal to noise ratio of the subchannel. Consequently, this parameter becomes measured from time to time to determine its value for each subchannel and thus the number of at a given time on the particular subchannel to be transferred To determine bits.
Auf dem Telefonkanal treten mehrere Beeinträchtigungen auf, die kompensiert werden müssen, um eine zuverlässige Übertragung sicherzustellen. In der Regel ist Phasen-(Verzögerungs-)verzerrung des übertragenen Signals die am stärksten einschränkende dieser Beeinträchtigungen. Diese Verzerrung ist frequenzabhängig und somit werden Komponenten eines Signals mit verschiedenen Frequenzen um variierende Beträge verschoben, wodurch das Signal verzerrt und die Wahrscheinlichkeit einer falschen Detektion vergrößert wird, wenn keine Vorkehrungen getroffen werden, um dagegen zu wirken. Zu diesem Zweck werden gewöhnlich Entzerrer für Frequenz (FDQ) und Zeitverzögerung (TDQ) in den Übertragungskanal integriert, um die Phasen-(Zeit-)verzögerung über das Kanalfrequenzband zu entzerren.On the telephone channel, several impairments occur, which compensates have to be around a reliable transmission sure. In general, phase (delay) distortion of the transmitted Signals the strongest restrictive of these impairments. This distortion is frequency dependent and thus become components of a signal with different frequencies around varying amounts shifted, which distorts the signal and the probability a false detection is increased, if no precautions are taken to counteract it. For this purpose are usually Equalizer for Frequency (FDQ) and time delay (TDQ) in the transmission channel integrated to the phase (time) delay over the channel frequency band too equalize.
Es exixtieren auch andere Beeinträchtigungen. Zum Beispiel beeinträchtigt eine frequenzabhängige Signaldämpfung die Signalübertragung auf der Telefonleitung. Dies wird durch Verwendung von Verstärkungsentzerrern auf der Leitung kompensiert. Echos auf der Leitung werden durch Verwendung von Echolöschern behandelt, und Phasen- und Frequenzoffsets, die zum Beispiel durch die Verwendung des Frequenzmultiplexverfahrens in dem Telefonsystem entstehen können, müssen auch korrigiert werden.It also disfigure other impairments. For example, impaired a frequency-dependent signal attenuation the signal transmission on the phone line. This is done by using gain equalizers compensated on the line. Echoes on the wire are going through Use of echo cancelers treated, and phase and frequency offsets, for example, by the use of frequency division multiplexing in the telephone system can arise have to also be corrected.
Das
Problem der Signalbeeinträchtigung
ist besonders bei den xDSL-Konfigurationen
wichtig, die die DSL-Übermittlungen
auf einer gemeinsamen Leitung mit gewöhnlichen Sprachübermittlungen
führen, die
aber keinen Verzweiger bzw. Splitter entweder am Teilnehmerstandort
oder in der Vermittlungsstelle oder an beiden Orten verwenden. Ein "Verzweiger" ist im Prinzip ein
Filter, das die niederfrequenten Sprachübermittlungen (z. B. von null
bis vier Kilohertz) von den höherfrequenten
Datenübermittlungen
(die sich in das Megahertzband erstrecken können) trennt und einen hohen
Grad an Isolation zwischen den beiden bereitstellt. Wenn ein Verzweiger fehlt,
müssen
einzigartige Maßnahmen
getroffen werden, um Sprach- und Datenkommunikation auf derselben
Leitung zu ermöglichen.
Eine ausführlichere
Beschreibung des Problems und seiner Lösung findet sich in der gleichzeitig
anhängigen
Anmeldung von Richard Gross et al. mit dem Titel "Splitterless Multicarrier
Modem",
Aufgrund
ihrer extensiven Verwendung bei der Internet-Kommunikation sowie
in anderen Anwendungen werden DSL-Transceiver gewöhnlich im "eingeschalteten" Zustand gehalten
und sind bereit zum Senden oder Empfangen, sobald sie installiert und
initialisiert wurden. Solche Modems verbrauchen somit eine signifikante
Menge Strom bzw. Energie auch dann, wenn sie nicht aktiv Daten senden
oder empfangen. Sowohl aus Umweltgründen als auch zur Verlängerung
der Lebensdauer der Geräte
ist es im allgemeinen erwünscht,
diesen Energie bzw. Stromverbrauch zu begrenzen. Außerdem können solche
Modems ganz oder teilweise in Computergeräten, wie zum Beispiel in PCs
für private
und geschäftliche
Benutzung, implementiert oder integriert werden, und solche Computer
enthalten zunehmend Stromsparprozeduren. Siehe zum Beispiel das
Aufgrund der Komplexität von DSL-Transceivern und der Umstände, unter denen sie operieren müssen, ist es notwendig, sie vor dem Senden und Empfangen von Daten zu initialisieren. Diese Initialisierung umfaßt u. a. Kanalkorrekturen wie etwa "Training" der Frequenz- und Zeitbereichsentzerrer und der Echolöscher; Setzen der Kanalverstärkungen; Justieren von Phasen- und Frequenzoffsets; und dergleichen. Zusätzlich umfaßt sie das Messen des Rauschabstands jedes der Subkanäle, das Berechnen der Bitzuteilungstabelleneigenschaften von jedem unter gegebenen Übertragungsbedingungen und das Austauschen dieser Tabellen mit anderen Modems mit denen ein gegebenes Modem kommuniziert. Ausführlichere Besprechungen dieser Prozeduren finden sich in der oben angeführten Anmeldung von Richard Gross et al. Diese Prozeduren können zehn bis hunderte Sekunden in Anspruch nehmen. Bei einer neuen Installation ist die benötigte Zeit ohne Bedeutung. Bei einer bereits arbeitenden Installation ist die erforderliche Zeit zum Initialisieren oder Neuinitialisieren des Systems nach einer Suspendierung des Betriebs in Verbindung mit Stromsparen jedoch im allgemeinen nicht akzeptabel, da in der Regel gewünscht wird, daß das Modem sofort auf eine Dienstanforderung anspricht.by virtue of the complexity DSL transceivers and the circumstances in which they must operate it is necessary to initialize them before sending and receiving data. This initialization includes u. a. Channel corrections such as "training" of the frequency and Time domain equalizer and the echo canceler; Setting the channel gains; Adjust of phase and frequency offsets; and the same. In addition, it includes that Measuring the signal to noise ratio of each of the subchannels, calculating the bit allocation table characteristics from any given transmission conditions and replacing these tables with other modems with those a given modem communicates. More detailed discussions of this Procedures can be found in the above-referenced Richard application Gross et al. These procedures can take ten to hundreds of seconds to complete. For a new installation is the needed Time without meaning. For an already working installation is the time required to initialize or reinitialize system after suspending operation However, with power savings in general unacceptable, as in the Usually desired that will Modem immediately responds to a service request.
Aus
Eine Aufgabe der Erfindung ist folglich die Bereitstellung eines Mehrträger-Übertragungssystems mit einem Schlafmodus mit niedriger Leistung bzw. Niedrigenergiemodus und einer schnellen Einschaltfähigkeit.A The object of the invention is therefore to provide a multi-carrier transmission system with a Sleep mode with low power or low power mode and a fast turn-on capability.
Eine Aufgabe der Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines Mehrträger-Übertragungssystems zur Verwendung bei der digitalen Teilnehmeranschlußkommunikation, das schnell von einem Schlafmodus bzw. Niedrigenergiemodus in einen voll eingeschalteten Zustand umschalten kann.A The object of the invention is also to provide a multi-carrier transmission system for use in the case of digital subscriber line communication, that fast from a sleep mode or low power mode to a fully powered on Can switch state.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines DSL-Systems, das ohne weiteres in einen Computer integriert werden kann, der einen Schlafmodus mit niedriger Leistung bzw. Niedrigenergiemodus aufweist und schnell in volle Funktion zurückkehren kann.A Another object of the invention is the provision of a DSL system, which can be easily integrated into a computer, the a sleep mode with low power or low power mode and quickly return to full function.
Die obigen Aufgaben werden mindestens teilweise durch einen Mehrträger-Transceiver nach Anspruch 1 oder ein Verfahren zum Schlafen mit niedriger Leistung bzw. Energiesparen nach Anspruch 5 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The The above objects are at least partially achieved by a multi-carrier transceiver according to claim 1 or a method for sleeping with low power or energy saving solved according to claim 5. Preferred embodiments are the subject of dependent Claims.
KURZE BESCHREIBING DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:The The following description of the invention refers to the attached drawings. It demonstrate:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION OF ONE EMBODIMENT
In
Die
IFFT
Die
Anzahl der Bits, die jedes Symbol führt, wird durch die Eigenschaften
des Subkanals bestimmt, über
den das Symbol zu senden ist, und insbesondere durch den Rauschabstand
des Subkanals. Prozeduren für
diese Berechnung sind bekannt.
Ein
Takt bzw. Taktgeber
Nunmehr
mit Bezug auf den Empfängerteil
Ein
Phasenregelkreis (PLL)
Wie bereits erwähnt, wird der Transceiver der vorliegenden Erfindung gewöhnlich in einen Computer wie zum Beispiel einen Personal Computer integriert; tatsächlich kann er als integraler Teil eines solchen Computers implementiert werden, der eine Stromsparfähigkeit bzw. einen Niedrigenergiemodus aufweisen kann, die bzw. der aktiviert werden kann, wenn der Computer nicht aktiv betrieben wird. Es ist somit wünschenwert, daß der Transceiver in der Lage ist, seinen Betrieb zu suspendieren und in einen "Schlaf-"Modus einzutreten, indem er we niger Strom bzw. Energie oder Leistung verbraucht, wenn er nicht für das Senden oder Empfangen von Daten benötigt wird, aber dennoch in der Lage ist, das Senden oder Empfangen fast augenblicklich wiederaufzunehmen, z. B. mit einer Verzögerung von weniger als einer Sekunde. Dies wird bei der vorliegenden Erfindung folgendermaßen erreicht.As already mentioned, For example, the transceiver of the present invention is commonly referred to in U.S. Pat integrated a computer such as a personal computer; indeed it can be implemented as an integral part of such a computer be a power saving or a low power mode that activates if the computer is not actively running. It is thus desirable, that the Transceiver is able to suspend its operation and in to enter a "sleep" mode, by consuming less electricity or energy or power when he does not for sending or receiving data is needed, but still in is able to resume sending or receiving almost instantaneously z. With a delay less than a second. This is in the present invention as follows reached.
Zur
Veranschaulichung wird die Funktionsweise der Erfindung über einen
Transceiver erläutert, der
sich an einem Kundenstandort befindet (hier als der "CPE-Transceiver" bezeichnet), der
Daten über die
Datenteilnehmerleitung des Kunden zu einem Transceiver übermittelt,
der sich in der Vermittlungsstelle befindet (hier als der "CO-Transceiver" bezeichnet). Insbesondere
wird auf
Wenn
man für
den Moment die ersten beiden Fälle
betrachtet, reagiert der CPE-Transceiver
auf den Befehl, indem er ein Signal "Eintritt in den Schlafmodus" zu dem CO-Transceiver
sendet (Schritt
Der
CO-Transceiver speichert außerdem seinen
Zustand (Schritt
Als
Reaktion auf die Bestätigung
von dem CO-Transceiver tritt der CPE-Transceiver in den Schlafmodus bzw.
Niedrigenergiemodus ein (Schritt
Während des
Schlafmoduszustands überwacht
der CO-Transceiver weiter (Schritt
Bei der Wiederaufnahme der Kommunikation kann es wünschenswert sein, mehrere Rahmen (bekannter) Daten zu senden, bevor das Senden von Benutzerdaten wiederaufgenommen wird. Dadurch kann das System verifizieren, daß sich die Systembedingungen nicht so signifikant geändert haben, daß eine erneute Initialisierung erforderlich ist. Wenn der Test zufriedenstellend ist, findet dann die Benutzerdatenübertragung statt. Andernfalls muß eine Neuinitialisierung ausgeführt werden, bevor die Benutzerdatenübertragung stattfindet.at the resumption of communication may be desirable to multiple frames (known) Send data before resuming sending user data becomes. This allows the system to verify that the system conditions not changed so significantly have that one reinitialization is required. If the test satisfactory is, then takes place the user data transmission. Otherwise must be a reinitialization accomplished be before the user data transmission takes place.
Wie
bereits erwähnt,
kann der Transceiver
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